校园网络构建方案.doc

存档资料 成绩 华东交通大学理工学院 课 程 设 计 报 告 书 所属课程名称 计算机网络 题 目 校园网网络构建方案设计 分 院 电 信 分 院 专业班级 信管 2 班 学 号 20130210450212 学生姓名 吴志豪 指导教师 汤文平 2015 年 12 月 29 日 目 录 第 1 章 课程设计内容及要求 3 第 2 章 需求分析 4 2 1 建设目标 4 2 2 网络环境 4 2 3 网络拓扑结构需求 4 第 3 章 校园网结构的设计 5 3 1 总体设计原则 5 3 2 校园网设计的层次化模型 5 3 3 层次化网络设计 6 第 4 章 校园网络设计 6 4 1 网络拓扑结构 6 4 2 系统组成与拓扑结构 7 4 3 方案说明 8 4 4 网络设备选型 9 4 4 1 交换机 11 4 4 2 服务器 13 4 4 3 其他设备 13 第 5 章 IP 地址规划 14 第 6 章 心得体会 17 参考文献 资料 18 致 谢 18 第 1 章 课程设计内容及要求 一 题目 校园网网络构建方案设计 二 任务 根据学院现有的两个校区 设计一个网络构建方案 三 要求 1 分析学院的建筑拓扑情况 完成需求分析 2 列出所需设备 设计完成网络拓扑结构图 3 构建网络的层次结构 4 IP 分配方案 5 设计学院所需的网络服务 如 FTP 服务 邮件服务等 第 2 章 需求分析 2 1 建设目标 本项目的实施将会大大改善学校的教学和科研条件 系统完成后将 达到以下目标 1 建立一个连接多媒体教室 图书馆等地的校园网 该 网的骨干速率为 100Mb s 2 建立 VPN 服务器 以支持教师的移动办 公 教师在任何地方 通过 Modem 拨号 在授权情况下都可以访问校内 信息 3 建立学校本身的 WWW 服务器 提供学校的主页 4 提供 学校图书馆数目的联机查询 5 建立邮件服务器 为全校师生提供电子 邮件服务 6 提供文件传输服务 2 2 网络环境 学校现有学生宿舍 26 幢 每幢楼 6 层 每层有学生寝室 30 间 每间 寝室提供一个网络节点 教师宿舍 2 幢 195 户 共 14 层 每户提供 1 个网络节点 教学楼 5 幢 共 5 层 每层有 13 间教室 每间教室提供 1 个 网络节点 图书馆和电子阅览室在同一幢楼 共有 1 间电子阅览室 每间 电子阅览室需要 10 个网络节点 实训楼共 7 层每层需要 20 个节点 要求 校园网主干采用 1000Mb s 光纤 100Mb s 交换到桌面 2 3 网络拓扑结构需求 随着校园网对因特网接入需求的增加 应该考虑校园网能够顺利实现 与外部网络和 Internet 的连接 校园网应该具备使用灵活 管理简单的特性 由于校园网不可能投入 太多的专业人员从事系统维护 因此在设计时就应该考虑网络使用和维护 应该尽量简单 考虑到未来校园的扩建 教学发展的需要 校园网应该具备很好的扩 展能力 能够保证在需要时校园网能够实现向未来网络的平滑升级 另外 校园网应该能够保证新的应用形顺利开发实现 第 3 章 校园网结构的设计 3 1 总体设计原则 校园网覆盖整个学校校园 网络设计遵循下列 4 个基本原则 开放性 采用开放的网络体系以方便网络的升级 扩展和互联 可扩充性 从主干网络设备的选型及其模块 管理软件和网络整体机构以及技 术的开放性来保证系统的可扩充性 可管理性 利用合理的网络规划策略提供强大的网络管理功能 安全性 内部网络之间 内部网络与外部公网之间的互联 利用Vlan Elan 以及防火墙等对访问进行控制 确保网络的安全 3 2 校园网设计的层次化模型 所谓 层次化 模型 就是将复杂的网络设计分成几个层次 每个层次着重于某些特定的功能 这样就能够使一个复杂的大问题变成许 多简单的小问题 层次模型既能够应用于局域网的设计 也能够应用于广 域网的设计 为了更加清楚地理解分层设计的重要性 最好能够理解 OSI 开放系 统互联 参考模型 OSI 模型能够简化计算机之间通信的要求 同样 使 用层次化模型设计网络也能够简化联网的要求 3 3 层次化网络设计 1 节省成本 在采用层次模型之后 各层次各司其职 不再在同一个平台上考虑 所有的事情 层次模型模块化的特性使网络中的每一层都能够很好地利用带宽 减少 了对系统资源的浪费 2 易于理解 层次化设计使得网络结构清晰明了 可以在不同的层次 实施不同难度的管理 降低了管理成本 3 易于扩展 在网络设计中 模块化具有的特性使得网络增长时网络 的复杂性能够限制在子网中 而不会蔓延到网络的其他地方 而如果采用 扁平化和网状设计 任何一个节点的变动都将对整个网络产生很大影响 4 易于排错 层次化设计能够使网络拓扑结构分解为易于理解的子网 网络管理者能够轻易地确定网络故障的范围 从而简化了排错过程 第 4 章 校园网络设计 4 1 网络拓扑结构 根据网络环境 我们可以绘制校园网的拓扑结构 其中 我们使用 路由器同 Internet 连接 并且选购了一台硬件防火墙来保护内网 在网络 拓扑结构图中 可以看到讲多台服务器划分到一个 VLAN 中 校园网络拓扑 见图 4 1 图 4 1 4 2 系统组成与拓扑结构 校园网主干采用光纤介质 这里选用 1000 BASE LX 1000 BASE LX 通常采用支持长距离传输的多模光纤和单模光纤 光纤接至各楼层配线间 汇聚层交换机 各楼层设计情况如下 1 学生宿舍楼 学生宿舍楼共六层 每层 30 间寝室 每个寝室 1 个信息节点 按此可 以在每层楼安装一台接入层交换机 各楼层选用悬空机架 选择思科接入 层交换机 catalysit 2924 配线间设置在一楼 线缆选用超五类非屏蔽双 绞线 UTP 2 教职工宿舍楼 教师宿舍 2 幢 14 层 每层 6 户 共 84 户 每户提供 1 个网络节点 选择 5 台思科接入层交换机 catalyst 2924 每 3 层一台交换机以达到节约 线缆的目的 由于在住户楼层没有多余的房间用于设置配线间 配线间可 设置在地下室 3 图书馆及电子阅览室 图书馆和电子阅览室在同一幢楼 共有 1 间电子阅览室 每间电子阅览室 需要 10 个网络节点 同样使用一台接入层交换机 4 教学楼 教学楼 5 幢 共 5 层 每层有 13 间教室 每间教室提供 1 个网络节点 共 195 个信息节点 每层配置一台接入层交换机 配线间设置在一楼 放置 汇聚层交换机 5 综合楼 综合楼 共十层 每层配置一台接入层交换机 配线间设置在一楼 放置 汇聚层交换机 4 3 方案说明 校园网网络系统从结构上分为核心层 汇聚层和接入层 核心层的功 能主要是实现骨干网络之间的优化传输 骨干层设计任务的重点通常是冗余 能力 可靠性和高速的传输 高速数据转发 因学校存在大量的语音和 视频传输 据此 考虑汇聚层对 QoS 有良好的支持并且能提供大的带宽 路由聚合和流量收敛 接入层设备是最终用户的最直接上联的设备 它 应该具备即插即用特性以及易于维护的特点 工作组接入及访问控制 接入层 汇聚层 核心层 4 4 网络设备选型 1 网络设备选型原则 设备选型是否合理是系统能否达到整体性能最优的关键 影响网络性能 的主要因素有很多 如距离 时效 拥塞 服务类型 信息冗余等因素 用来描述网络性能的主要参数有时延 吞吐量 丢包率 时延抖动 带宽 等 选择网络设备要注意网络设备的下列特性 1 可用性 Availability 可用性是指网络或网络设备可用于执行预期任 务的时间总量 百分比 可行性 运行总时间 预期总时间 100 2 可扩展性 Scalability 可扩展性是指网络技术或设备随着客户需求 的增长而扩充的能力 主要包括的内容有信息点的增加 网络的规模 服 务器的数量等 3 安全性 Security 安全性设计是企业设计最重要的方面之一 它能 防止商业数据和其他资源的丢失或破坏 4 可管理性 网络各层次选型参数指标 核心设备需支持的功能包括数据的高速交换 高稳定性 保证设备的 正常运行和管理 路由功能以及支持提供数据负载均衡和自动冗余链路 其典型设备有 核心路由交换机 华为 Quidway S8512 万兆核心路由交换机 华为 Quidway S7806 万兆核心路由交换机 CISCO 7609 核心路由交换机 CISCO 6506 核心路由交换机等核心交换机 汇聚层设备需支持的功能包括不同 IP 网络之间的数据转发 高效的安 全策略处理能力 提供高宽带链路保证高速数据转发 支持提供数据负载 均衡和自动冗余链路和支持远程网络管理 支持 SNMP 协议 其典型设备 有 核心路由交换机 思科 WS C4948 或者思科 WS C4506 CISCO 3750 CISCO 3560 华为 Quidway S9306 华为 Quidway S5624 等汇聚交换机 接入层设备需需支持的功能包括二层数据的快速交换 支持多用户的 接入 能够提供和汇聚层设备连接的高带宽链路 支持 ACL 和端口安全功 能 保证用户的安全接入和支持网络远程管理 支持 SNMP 协议 其典型 设备有 二层交换机 CISCO 2960 CISCO 2950 华为 S5328C 华为 S2326TP 等二层接入交换机 4 4 1 交换机 校园网采用千兆以太交换网 配置 1 台中心交换机和 7 台二级交换机 各交换机均支持光纤扩充端口并带有扩充模块槽 校园网络主干为千兆网 络 百兆交换到桌面 保障所有用户同时调用服务资源时都能快速 流畅 充分发挥多媒体课室教学的作用 同时保证所有用户同时上网顺畅 使校 园网络的功能发挥得淋漓尽致 中心交换机 1 台 48 个 100Mb s 端口 支持 3 层交换 可堆叠 交换机 间提供 1Gb s 链路带扩充模块槽 支持大批扩充模块 如千兆位以太网 ATM 第三层交换等 支持多媒体 支持 802 1p 内有 PACE 技术和多址 联播过滤器 支持 RMON 9 类 包括基于 Web 的监视和控制界面 支 持 VLAN 支持的 MAC 地址数大于 10000 个 支持光纤扩充端口 拥塞 控制采用基于流控制的 IFM 和 802 3x 标准 二级交换机 7 台 24 个 100Mb s 端口 带扩充模块槽 支持第三层交换 支持 RMON 9 类 包括基于 Web 的监视和控制界面 支持多媒体 支持 802 1p 内有 PACE 技术和多址联播过滤器 支持 VLAN 支持的 MAC 地址数大于 6000 个 支持光纤扩充端口 拥塞控制采用基于流控制的 IFM 和 802 3x 标准 8G L3 中心交换机 Catalyst 2948G L3 交换机是为 IP 协议 互联网包交换协议 IPX 和 IP 组播提供线速交换的固定配置第三层 L3 以太网交换机交换机 这种新的 Catalyst 交换机为拥有适当端口密度的中型园区主干网提供所需的高度性 能 它非常适合集合多个配线间或工作组交换机 例如 Catalyst 2900 Catalyst 1900 Catalyst 3500 Catalyst4000 或 Catalyst 5000 交换机的多 协议流量 Catalyst 2948G L3 交换机不仅为 IP IPX 及 IP 组播提供无阻 塞路由和交换 同时也为不可路由的协议提供线速第二层交换 例如 NetBIOS 和 DECnet 局域传输 LAT 这种功能允许网络管理员通过 Catalyst 2948G L3 扩展它们的多协议主干网 而无须像仅采用 IP 交换机 那样 通常需要建立并行网络 其特性有 48 个专用 10 100Mb s 以太网端口 以及两个支持千兆位接口转换器 CBIC 的 1000Base X 千兆位以太网端口 所有端口都拥有第三层交换 功能 高性能 超过 IP IPX 交换机及 IP 组播的 10Mb s 第三层交换和路 由 24Gb s 无阻塞交换矩阵 带有 CISCO IOS 系统软件的高性能 CPU 服务质量 QoS 带有加权轮询 WRR 调度的多个阵列 基于标准 CISCO WORKS2000 应用程序的全面管理工具 可选的冗余外部电源 线 速第三层交换机 CISCO Catalyst 2950 系列工作组交换机 Catalyst 2950 系列交换机属于快速以太网桌面交换机 CISCO Catalyst 2900 系列 可以为局域网 LAN 提供极佳的性能和功能 独立的 10 100Mb s 自适应交换机能够提供增强的服务质量 QoS 和组播管理特 性 所有的这些都由易用 基于 Web 的 CISCO 集群管理套件 CMS 和 集成 CISCO IOS 软件来进行管理 带有 10 100 1000Mbase T 上行链路的 CISCO Catalyst 2950 千兆位铜线 可为中等规模的公司和企业分支机构办 公室提供理想的解决方案 以使他们能够利用现有的 5 类铜线从快速以太 网升级到更高性能的千兆位以太网主干 Catalyst 2900 系列常见的产品包括 12 个 10 100M 端口独立式 24 个 10 100 端口独立式 24 个 10 100M 端口加 2 个 100Base FX 端口 12 个 端口加 2 个 GBIC 端口 24 个 10 100 端口加 2 个 10 100 1000Base T 端口 支持所有 Cisco IOS 功能 4 4 2 服务器 网络中心配置 2 台部门级服务器 分别做应用服务器和 Web 服务器 其配 置和性能如下 Web 服务器 1 台配置处理器 PIII Tulatin 或 Xeon 以上 可扩展为双 CPU NP320 IBM X200 8479 52X HP 或 Dell 等专用服务器 内存 512MB ECC 硬盘 30GB 以上 SCSI 硬盘 10000 转 热插拔 网卡 100Mb s 其他 15 英寸彩显 CDROM 1 44MB 软驱 应用服务器 1 台配置处理器 PIII Tulatin 或 Xeon 以上 可扩展为双 CPU 内存 256K 以上 Cache 512MB ECC 可扩展为 4GB 硬盘 30GB 以上 SCSI 硬盘 10000 转 热插拔 网卡 100Mb s 其他 15 英寸彩显 CDROM 1 44MB 软驱 电源 双冗余热插拔电源 2 300 4 4 3 其他设备 其他设备技术要求 UPS 3kw 可管理 可选 Smart ups 3000 1 个 PC 机 P4 1 6GHz 256MB 30GB 显卡 15ch 50X 100Mb s 网卡 1 台 联想启天 4000 机柜 2m 高机柜 1 个 1 2m 高 7 个 8 台 金盾布线 双绞线 朗讯超 5 类以上 含双绞线 模块 配线架 线槽和 工程费等 914 个信息点 操作系统 Windows 2003 Server 1 套 应用软件 如办公应用软件 OA 校园网应用平台 VOD 点播系统 教学管理系统等 第 5 章 IP 地址规划 1 校园网 IP 地址规划 Intranet 是 Internet 技术在企业内部或闭合用户群内的实现 它的基本 通信协议是 TCP IP 协议 其中 TCP 使得内部网上的数据有序 可靠地传输 IP 使内部网中的各个子网互联起来 网络的建设关键在于 IP 地址的规划 IP 地址规划应具有一定的开放性和可扩展性 在以 TCP IP 为基本通信协议的计算机网中每一台设备都是以 IP 地址 标识网络位置的 因此在组建网络之前 要为网上的所有设备包括服务器 客户机 打印服务器等分配一个唯一的 IP 地址 考虑到整个网络今后的扩 展 维护等问题 内部网的 IP 地址不仅应符合流行的国际标准 还应有规律 易记忆 能反映自己整个网络的特点 由于不同单位的计算机网络有各自不 同的特点 IP 地址的规划也需要考虑不同的因素 华东交通大学理工学院校园网是由位于不同地理位置的多个子网组成 在进行这个广域网的 IP 地址规划时 主要考虑了以下几个方面 确定广域网 IP 地址的类型 IP 地址由 32 位二进制数码组成 8 位为一 组 分为 4 组 中间用 隔开 每个 IP 地址有两部分 即网络标识和主机标 识 这两种标识长度的不同 使 IP 地址分为五类 常用的有 A B C 三类 相应地址范围为 A 类 1 X X X 126 X X X B 类 122 X X X 191 X X X C 类 192 X X X 223 X X X D 类 目前为实验性多点投射 multicast 位址 E 类 保留作为未来发展之用 其中 X 表示 0 255 之间的任意数 不难看出 A 类 IP 表示少数网络上有众多主机 B 类 IP 表示网络和主机 分布适中 C 类 IP 表示很多网络上有少量主机 在选择计算机网络的 IP 地 址类型时 应根据计算机网络中的子网数量及每个子网的规模进行选择 华 东交通大学理工学院校园网选用 C 类 足已满足整个网络的需要 C 类地址 最大可有 532 676 608 个 IP 地址 我们把前三段标识不同的网络 第四 段标识一个网络中的不同主机 为使 IP 地址反映华东交通大学理工学院校 园网的特点 我们给其中的每一段都赋予了实际意义 第一段用来表示华东 交通大学理工学院校园网 取 192 第二段区分不同地理位置的子网 本校 取 10 开始 校外其他地方由 100 开始 其他省份由表 200 开始 如此类推 这样当华东交通大学理工学院校园网进行扩展 有新的子网加入时 其 IP 地 址的规划非常容易实现 计算机网络中所有设备的子网掩码均选用 C 类缺省值 255 255 255 0 不再另外用掩码划分子网 2 规划路由器到交换机各端口的 IP 地址 华东交大理工学院校园网 它以每个不同地方计算机网络为不同子网 整个网的中心节点为 Cisco Catalyst 6500 E 交换机 它支持最新一代可堆 叠交换技术 同一堆栈中的交换机可作为一个实体进行运行和管理 它提 供多个交换口 网络中的服务器 客户机都直接或间接地连接到这些端口 每个子网中 路由器到交换机各端口起到网关的作用 为了让网关 IP 地址有规律 路由器到以太网端口 IP 地址的主机标识都取 1 3 规划 Ethernet 端口 IP 地址 客户机通过交换机分别接在交换机多个 Ethernet 端口上 每一个交 换机上的客户机独占 100M 带宽 哪些客户机使用 100M 带宽 应根据内部 网的具体应用来决定 假如客户机没有特殊的带宽要求 可按客户机所属 的行政单位或所在的建筑分配带宽 在我校 由于行业的特殊性 客户机 较均匀地分布在各楼内 取后一种方式 把同一楼内的客户机接在一个交 换机上 Ethernet 端口 IP 地址的第三段取客户机分布的建筑代号 则主 干交换器的 Ethernet 端口的 IP 地址的子网号分别设为 192 10 1 0 192 10 6 0 二级交换机 Ethernet 端口的 IP 地址分别为 192 10 1 1 192 10 1 54 192 10 6 1 192 10 6 54 4 规划服务器 IP 地址 服务器可以接在主干网上 独占或共享 100M 带宽 也可以接在交换器的 Internet 端口上 独占 100M 带宽 具体接在哪个端口 占用多大带宽 是由 该服务器在内部网中所承担的任务决定的 但不管接在哪个端口上 服务器 都是与所接的交换器端口处于同一网络 即服务器 IP 地址的网络标识与所 接端口的网络标识是相同的 因此服务器 IP 地址的规划只需对主机标识规 划就可以了 我们依据华东交大理工学院校园网中服务器的类型对主机标 识做了不同规划 数据库服务器的主机标识为 20 WEB 服务器为 30 邮件服 务器为 40 打印服务器为 50 如甲地接在 ETHERNET 端口上的数据库服务器 IP 地址 192 10 1 20 接在第一 二个 Ethernet 端口的邮件服务器 打印 服务器 IP 地址分别为 192 10 1 40 192 10 2 50 第 6 章 心得体会 本次课程设计一共花了两天的时间 在这两天中 我觉得我学会了很 多的东西 特别是自学的能力 通过本次课程设计 我对计算机网络的理 解也又上了一个层次 将书本上的知识转换为自己的东西 还能真正用到 实践中去 通过这次课程设计 首先我觉得老师让我们做的这次网络课程设计是十 分必要的 这不仅可以培养我们对这门课的学习兴趣 同时激励我们靠自 己的能力去完成任务 不管是上网搜索还是去图书馆查相关资料 而且可 以用实际的操作能力来考验我们对这门课以及对网络实验的掌握程度 以 前我们在课堂上所掌握的仅仅是专业基础课的理论面 接下来就是考虑如 何去锻炼我们的实践面 如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践 中去 经过两天的努力 网络课程设计总算是顺利完成了 在这次设计中要特 别感谢指导我的老师和同学 感谢他们在这次课程设计中给予的指导和帮 助 使我顺利的完成了这次的课程设计 参考文献 资料 1 陈高祥 计算机网络技术基础 北京理工大学出版社 2010 年 03 月 2 美 特南鲍姆 韦瑟罗尔 计算机网络 清华大学出版社 2012 年 03 月 3 于德海等主编 计算机网络技术基础 中国水利水电出版社 2008 年 11 月 06 日 4 丁喜纲 计算机网络技术基础项目化教程 北京大学出版社 2011 年 07 月 01 5 袁津生 计算机网络与应用技术 清华大学出版社 2012 年 09 月 致 谢